Nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật giảm tác động của các can nhiễu đồng kênh trong mạng truyền thông không dây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
————————

PHẠM THỊ ĐAN NGỌC

NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH
CÁC KỸ THUẬT GIẢM TÁC ĐỘNG
CỦA CÁC CAN NHIỄU ĐỒNG KÊNH
TRONG MẠNG TRUYỀN THƠNG
KHƠNG DÂY
LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
———————

PHẠM THỊ ĐAN NGỌC
NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH
KỸ THUẬT GIẢM TÁC ĐỘNG
CỦA CÁC CAN NHIỄU ĐỒNG KÊNH
TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG
KHÔNG DÂY
Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số chuyên ngành: 62520208

Phản biện độc lập: TS. Đoàn Xuân Toàn
Phản biện độc lập: TS. Nguyễn Tiến Tùng

Phản biện: PGS. TS. Đỗ Hồng Tuấn
Phản biện: PGS. TS. Trần Công Hùng
Phản biện: PGS. TS. Phan Văn Ca

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
1. PGS.TS. HỒ VĂN KHƯƠNG
2. PGS.TS. TRẦN TRUNG DUY


LỜI CAM ĐOAN

Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép
từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn
tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy
định.

Tác giả luận án

Phạm Thị Đan Ngọc

i


TĨM TẮT LUẬN ÁN

Luận án nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật giảm tác động của các can nhiễu đồng
kênh trong mạng truyền thông không dây. Cụ thể, luận án xem xét ba mơ hình mạng:
mạng truyền thơng khơng dây một chặng, mạng truyền thông không dây hai chặng
và mạng truyền thông không dây đa chặng. Trong mạng truyền thông không dây một

chặng, luận án xét các can nhiễu đồng kênh do khiếm khuyết phần cứng và can nhiễu
giữa hệ thống thứ cấp-sơ cấp trong mạng truyền thông không dây nhận thức. Ngồi
ra, mạng này cịn xét tương quan kênh truyền tại nút thu thứ cấp và các kênh truyền
can nhiễu gây ra tại các nút thu sơ cấp có phân bố độc lập khơng đồng nhất. Giải
pháp đề xuất cho mạng này là dùng kết hợp chọn lựa để giảm ảnh hưởng đồng thời
của các can nhiễu đồng kênh này
Trong mạng truyền thông không dây hai chặng, luận án xét các can nhiễu đồng kênh
gồm khiếm khuyết phần cứng và can nhiễu lẫn nhau giữa hai hệ thống thứ cấp-sơ cấp.
Các nút chuyển tiếp trong mạng này sử dụng giao thức giải mã và chuyển tiếp để hỗ
trợ chuyển tín hiệu từ nguồn tới đích. Mạng này cịn xét sự hiện diện của nút nghe
lén ở mạng thứ cấp. Do vậy, mạng này cần cơ chế điều chỉnh công suất phát để đảm
bảo truyền tin tin cậy và tránh bị nghe lén thông tin. Giải pháp đề xuất cho mạng
này là chọn nút chuyển tiếp tốt nhất để giảm ảnh hưởng đồng thời của các can nhiễu
đồng kênh.
Đối với mạng truyền thông không dây đa chặng, luận án xét các can nhiễu đồng kênh
do khiếm khuyết phần cứng và các nguồn can nhiễu đồng kênh do tái sử dụng tần
số. Các tác nhân gây can nhiễu này ảnh hưởng đồng thời lên mạng truyền thông đa
chặng trong môi trường truyền thông không dây thông thường. Giao thức giải mã và
chuyển tiếp được dùng để chuyển tiếp tín hiệu trong tồn trình của mạng đa chặng.
Bên cạnh đó, khiếm khuyết phần cứng và can nhiễu giữa hai hệ thống thứ cấp-sơ cấp
cũng được xem xét đồng thời trong mạng truyền thông không dây đa chặng trong
ii


mơi trường vơ tuyến nhận thức. Mơ hình đề xuất này dùng hai giao thức: giải mã
và chuyển tiếp, khuếch đại và chuyển tiếp. Giải pháp cho hai mơ hình trong mạng
truyền thông không dây đa chặng được đề xuất là chọn đường truyền tốt nhất cho
tồn trình.
Luận án đều phân tích hiệu năng của các giải pháp giảm can nhiễu đồng kênh thơng
qua đề xuất các biểu thức tốn học chính xác dạng tường minh. Nhiều kết quả được

trình bày để chứng minh tính chính xác của các biểu thức hiệu năng cũng như tính
hiệu quả của các giải pháp giảm can nhiễu đồng kênh đã đề xuất.
Dựa vào các kết quả đạt được, một số kiến nghị hữu ích có thể áp dụng cho các hoạt
động truyền trong các hệ thống truyền thông không dây khi thiết kế mơ hình hệ thống
thực. Cụ thể hơn, với các mơ hình được đề xuất, việc thiết lập các thơng số phù hợp
cho mơ hình truyền một chặng phải đảm bảo mức khiếm khuyết phải dưới 0.7 để hệ
thống có thể hoạt động được. Đối với môi trường truyền đa chặng dùng giao thức giải
mã và chuyển tiếp thì mức khiếm khuyết phần cứng phải dưới 6.72. Trong khi đó, nếu
mơ hình dùng giao thức khuếch đại và chuyển tiếp thì mức khiếm khuyết này phải
dưới 1.77. Các giá trị nêu ra ở trên là kết quả phân tích và đã được kiểm chứng tính
đúng đắn. Lưu ý rằng, các giá trị kiến nghị này sẽ thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi
của các thông số khác nhau khi thiết lập các mơ hình đề xuất hệ thống khác nhau.

iii


ABSTRACT

This Dissertation studies and analyzes techniques for reducing the impact of cochannel interferences in wireless communication networks. Specifically, this Dissertation considers three system models: single-hop wireless communication, two-hop
wireless communication, and multi-hop wireless communication. In the single-hop
wireless communication, the Dissertation considers co-channel interferences caused
by hardware impairment and interference between secondary and primary systems in
cognitive wireless communication networks. In addition, this network also considers
channel correlation at secondary receiver and interference channels caused at primary
receivers with heterogeneous independent distributions. The proposed solution for
this network is to apply selection combining to reduce simultaneous effects of these
co-channel interferences.
In the two-hop wireless communication, the Dissertation considers co-channel interferences as hardware impairment and mutual interference between two primarysecondary systems. Moreover, the relay nodes in this network use decode-and-forward
protocols to assist signal transmission from the source to the destination. Further,
this network also considers the presence of an eavesdropping node in the secondary

network. Therefore, this network needs a mechanism to adjust the transmit power to
ensure reliable transmission and avoid information eavesdropping. The proposed solution for this network is to choose the best relay node to reduce simultaneous effects
of co-channel interferences.
In the multi-hop wireless communication, the Dissertation scrutinizes co-channel interferences as hardware impairment and co-channel interference sources due to frequency
reuse. These co-channel interferences effect simultaneously on multi-hop networks in
conventional wireless communications context. The decode-and-forward protocol is
used to forward signals throughout the multi-hop network. Moreover, hardware imiv


pairment and interference between two primary-secondary systems are studied simultaneously in the multi-hop communication in a cognitive radio context. The multi-hop
communication uses two protocols: decode-and-forward and amplify-and-forward. The
solution proposed for the multi-hop wireless communication to reduce co-channel interferences is to select the best path for the whole process.
The Dissertation analyzes the performance of solutions of reducing co-channel interferences via proposing precise mathematical expressions in closed-form. Many results
are presented to prove the accuracy of the performance expressions as well as the
effectiveness of the proposed co-channel interference reducing solutions.
Based on these results, some useful recommendations can be applied to transmission
activities in wireless communication systems when designing real systems. To be more
specific, when setting proper system parameters for one-hop transmission, hardware
impairment level must be below 0.7 for reliable communication. For multi-hop transmission using the decode-and-forward protocol, hardware impairment level must be
less than 6.72. Meanwhile, if the system model uses the amplify-and-forward protocol, hardware impairment level should be below 1.77. The values stated above are
the results of the analysis and have been verified for correctness. Note that these recommended values will change depending on the change of different parameters when
setting up different proposed system models.

v


LỜI CẢM ƠN

Luận án được thực hiện tại Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP. Hồ
Chí Minh dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Hồ Văn Khương và TS. Trần Trung Duy.

Xin trân trọng biết ơn sâu sắc hai Thầy luôn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất,
luôn định hướng khoa học và quan tâm từ trước khi thực hiện luận án cho tới khi
hoàn thành luận án này. Đồng thời, tôi chân thành cảm ơn tới các tác giả của các
cơng trình đã cơng bố và các nhà khoa học được trích dẫn trong luận án vì đã cung
cấp nguồn tài liệu vơ cùng q báu, nhiều kiến thức bổ ích và liên quan trong suốt
thời gian thực hiện luận án.
Xin trân trọng cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP. HCM đã
tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu để hồn thành chương trình nghiên cứu
sinh. Xin cảm ơn Khoa Đào Tạo Sau Đại Học và Khoa Điện Tử đã luôn giúp đỡ trong
các thủ tục, kết nối thơng tin học tập để hồn thành khóa học đào tạo. Đặc biệt, xin
chân thành biết ơn Bộ môn Viễn Thông - Khoa Điện Tử của Trường Đại Học Bách
Khoa. Ban chủ nhiệm Bộ môn là nơi trực tiếp quản lý, hướng dẫn, luôn tạo điều kiện
trao dồi kiến thức, hỗ trợ học tập và giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian đào tạo tại
Trường.
Xin cảm ơn chân thành tới Khoa Kỹ Thuật Điện Tử 2 - Học viện Cơng Nghệ Bưu
chính Viễn thơng cơ sở tại TP. HCM, các đồng nghiệp và những người bạn đã động
viên, ủng hộ tinh thần trong suốt quá trình học tập.
Sau cùng, cho phép tôi gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình đã ln ở bên cạnh chia
sẻ, động viên về nhiều khía cạnh để tơi hồn thành tốt nhất cho chương trình nghiên
cứu sinh của mình.

vi


Mục lục
DANH MỤC HÌNH ẢNH

xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

xii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

xii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC

xii

1

1
1
2
2
3
4
5
5
9
12
12
13
14
15
16
20
26

40
41
42

MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu . . . . . . . . .
1.2.1 Mục đích nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . . . . . . . . . . .
1.2.3 Sự cần thiết, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước . . . . . . . . . . .
1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước . . . . . . . . . . .
1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2 Nội dung nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Cơ sở lý luận . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.1 Mạng truyền thông không dây . . . . . . . . . . . . .
1.5.2 Mạng vô tuyến nhận thức . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3 Mạng chuyển tiếp không dây . . . . . . . . . . . . .
1.5.4 Can nhiễu đồng kênh . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.5 Kênh truyền fading . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Phương pháp nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7 Bố cục luận án . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

2 MẠNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY MỘT CHẶNG
44
2.1 Mơ hình truyền thơng một chặng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
vii


2.2
2.3

2.4

2.1.1 Công suất phát tại nguồn thứ cấp . . . . . . . . . . . .
2.1.2 Tín hiệu thu tại nút đích . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3 Giải pháp đề xuất: kỹ thuật kết hợp chọn lựa (SC) . .
Phân tích hiệu năng hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Các kết quả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 Xác suất dừng theo mức ngưỡng công suất can nhiễu
2.3.2 Xác suất dừng theo hệ số tương quan kênh truyền . .
2.3.3 Xác suất dừng theo mức khiếm khuyết phần cứng . .
Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 MẠNG TRUYỀN THƠNG KHƠNG DÂY HAI CHẶNG
3.1 Mơ hình hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Giải pháp đề xuất: chọn nút chuyển tiếp tốt nhất . .
3.1.2 Ràng buộc can nhiễu . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.3 Ràng buộc xác suất chặn . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Phân tích hiệu năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Công suất phát thứ cấp . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Xác suất dừng hệ thống thứ cấp . . . . . . . . . . . . .
3.3 Các kết quả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 Công suất phát thứ cấp . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2 Xác suất dừng và xác suất chặn . . . . . . . . . . . .
3.3.3 Xác suất dừng của mạng thứ cấp . . . . . . . . . . . .
3.3.4 Xác suất dừng theo mức khiếm khuyết phần cứng . .
3.3.5 Xác suất dừng theo vị trí tọa độ của nút chuyển tiếp
3.4 Kết luận chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.

.
.
.
.
.
.

48
49
51
52
55
55
56
57
58

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

59
60
61
62
67
70
71
73
75
75
76
77
78
79
80

4 MẠNG TRUYỀN THÔNG KHƠNG DÂY ĐA CHẶNG
81
4.1 Mơ hình #1: Truyền thơng đa chặng trong mạng không dây thông thường 83
4.1.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống thứ nhất . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1.2 Giải pháp: chọn đường truyền tồn trình tốt nhất . . . . . . . . 84
4.1.3 Đánh giá hiệu năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.1.4 Các kết quả đạt được của mơ hình truyền thông đa chặng trong
mạng không dây thông thường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.1.5 Kết luận cho mơ hình truyền thơng đa chặng trong mạng không
dây thông thường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2 Mơ hình #2: Truyền thơng đa chặng trong mạng khơng dây nhận thức 94
4.2.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống thứ hai . . . . . . . . . . . . . . . . 95

4.2.2 Hai giao thức chuyển tiếp trong mạng . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.2.3 Giải pháp đề xuất: chọn lựa đường truyền tốt nhất . . . . . . . . 101
4.2.4 Phân tích hiệu năng hệ thống của mơ hình truyền thơng đa
chặng trong mạng khơng dây nhận thức . . . . . . . . . . . . . . 102

viii


4.2.5

4.3

Các kết quả đạt được của mơ hình truyền thơng đa chặng trong
mạng không dây nhận thức . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.2.6 Kết luận mơ hình truyền thơng đa chặng trong mạng khơng dây
nhận thức . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Kết luận chương 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO119
5.1 Kết luận . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2 Dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CÔNG BỐ

124

TÀI LIỆU THAM KHẢO

128

PHỤ LỤC

143

A Các chứng minh trong Chương 2
143
A.1 Chứng minh M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
A.2 Chứng minh M2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
B Các chứng minh trong Chương 3

148

C Các
C.1
C.2
C.3
C.4

151
152
154
158
158

chứng minh trong Chương 4
Chứng minh công thức (4.67) . . . . . .
Chứng minh công thức (4.72) và (4.73) .
Chứng minh công thức (4.77) . . . . . .
Chứng minh công thức (4.84) . . . . . .

ix

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

.
.
.
.

Danh sách hình vẽ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11

Mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chu trình nhận thức . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mơ hình truyền thông cộng tác đơn giản với một nút chuyển tiếp. .
Bộ kết hợp tuyến tính. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mơ hình truyền thơng đa chặng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sơ đồ khối một hệ thống MIMO truyền thống . . . . . . . . . . . . .
Mật độ phổ công suất một bên của bộ dao động tập trung quanh fc
Khiếm khuyết phần cứng trong mơ hình truyền thơng một chặng. .
Ràng buộc công suất phát trong mạng UCRN. . . . . . . . . . . . .
Xét mạng UCRN đơn giản. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mơ hình tái sử dụng tần số. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1

Đề xuất mô hình truyền thơng khơng dây một chặng

tuyến nhận thức dạng nền. . . . . . . . . . . . . . . . .
Xác suất dừng theo Ξ (dB). . . . . . . . . . . . . . . .
Xác suất dừng theo hệ số tương quan kênh truyền ρ. .
Xác suất dừng theo mức khiếm khuyết phần cứng κ2 .

2.2
2.3
2.4
3.1
3.2
3.3
3.4

3.5

3.6

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

16
18
22
25
25
27
29
32
34
34
40

trong mạng vô
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .

46

55
56
57

Đề xuất mơ hình mạng vô tuyến nhận thức hai chặng . . . . . . . . . .
Tỷ số công suất phát trên công suất nhiễu theo PPT /N0 khi xR = 0.5,
xE = yE = 0.5, κ2P = 0.01, κ2E = 0.05, κ2s,p = κ2p,e = 0.02 và CS = 0.25 bps/Hz.
Xác suất dừng và xác suất chặn theo PPT /N0 khi xR = 0.5, xE = yE =
0.5, κ2P = 0.01, κ2E = 0.05, κ2s,p = κ2p,e = 0.02 và CS = 0.25 bps/Hz. . . . . .
Xác suất dừng của mạng thứ cấp theo PPT /N0 khi xR = 0.5, xE = yE =
0.5, κ2P = 0.01, κ2D = κ2E = 0.05, κ2s,p = κ2p,e = κ2p,s = 0.02, CS = 0.25 bps/Hz
và εIP = 0.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Xác suất dừng của mạng thứ cấp theo κ2D khi PPT /N0 = 25 dB, xE =
yE = 0.5, κ2P = 0, κ2E = κ2D , κ2s,p = κ2p,e = κ2p,s = κ2D /5, CS = 0.25 bps/Hz,
M = 15 và εIP = 0.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Xác suất dừng của mạng thứ cấp theo vị trí của các nút chuyển tiếp R
khi PPT /N0 = 25 dB, xE = 0.5, κ2P = 0, κ2D = κ2E = 0, κ2s,p = κ2p,e = κ2p,s = 0,
CS = 0.25 bps/Hz, M = 15 và εIP = 0.25. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

x

60
76
76

77

78

79

4.1

Đề xuất mơ hình truyền thơng đa chặng trong mạng vô tuyến thông
thường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Xác suất dừng theo P/N0 khi M = 3, Lm ∈ {2, 3, 4}, N = 2, xn ∈
{0.5, 0.5}, yn ∈ {−1, 1}, γth = 1 dB và κ2 = 0.01 . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Xác suất dừng theo P/N0 khi M = 2, Lm ∈ {3, 4}, Q = 10 dB, xn =
0.5 (∀n), yn = 1 (∀n), γth = 1 dB và κ2 = 0.01 . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Xác suất dừng theo P/N0 khi M = 2, Lm = 2 (∀m), Q = 10 dB, N = 1,
xn = 0.5, yn = 1, γth = 1 dB và κ2 = 0.01 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 Xác suất dừng theo κ2 khi M = 4, Lm ∈ {1, 2, 3, 4}, Q = 10 dB N = 2,
xn ∈ {0.5, 0.5}, yn ∈ {1, −1}, γth ∈ {1, 1.25, 1.5} dB . . . . . . . . . . . . .
4.6 Đề xuất mơ hình mạng truyền thông đa chặng trong mạng không dây
nhận thức. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7 Tỷ số công suất phát của các máy phát thứ cấp trên công suất nhiễu
của ba đường truyền theo tỷ số công suất phát sơ cấp trên công suất
nhiễu PPT /N0 khi κ2sp = 0.01. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8 Xác suất dừng đầu cuối của hai giao thức M-DF-P và M-AF-P theo
PPT /N0 khi κ2ss = 0.05, κ2sp = κ2ps = 0.01. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.9 Xác suất dừng đầu cuối của hai giao thức M-DF-P và M-AF-P theo
PPT /N0 khi CS,th = 0.03 bps/Hz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.10 Xác suất dừng đầu cuối của hai giao thức M-DF-P và M-AF-P theo
CS,th khi PPT = 15 dB, κ2ss = κ2sp = κ2ps = 0. . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.11 Xác suất dừng đầu cuối của giao thức M-DF-P và M-AF-P theo κ2ss khi
PPT = 30 dB, κ2sp = κ2ps = κ2ss /5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

xi

83
91
92
93
94
95

112
113
114
115
116


Danh sách bảng
4.1

Các giá trị của các tham số hệ thống. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

xii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ADC

AF
AWGN
BER
BS
CCI
CCN

Analog-to-Digital Converter
Amplify-and-Forward
Additive White Gaussian Noise
Bit Error Rate
Base Station
Co-Channel Interference
Cooperative Communication Network
Cumulative Distribution Function
Cognitive Radio Network
Cognitive Radio
Channel State Information
Decode and Forward
Decoding Probability
European
Telecommunications
Standards Institute

Bộ chuyển đổi tương tự sang số
Khuếch đại và chuyển tiếp
Nhiễu Gauss trắng cộng
Tỉ lệ lỗi bit
Trạm gốc
Can nhiễu đồng kênh

Mạng truyền thơng cộng tác

CDF
CRN
CR
CSI
DF
DP
ETSI
FCC
FD
FDMA
FR
HD
HI
IEEE
IETF
IP
I/Q
IRR
ITU
LAN
LNA

Hàm phân bố tích lũy
Mạng vơ tuyến nhận thức
Vô tuyến nhận thức
Thông tin trạng thái kênh truyền
Giải mã và chuyển tiếp
Xác suất giải mã

Viện Tiêu chuẩn Viễn thông
Châu Âu
Federal Communications Commis- Ủy ban Truyền thông Liên bang
sion
Full Duplex
Song công
Frequency Division Multiplexing Đa truy cập phân chia theo tần
Access
số
Frequency Reuse
Tái sử dụng tần số
Half-Duplex
Bán song công
Hardware Impairment
Khiếm khuyết phần cứng
Institute of Electrical and Electron- Hội kỹ sư và Điện Tử
ics Engineers
Internet Engineering Task Force
Nhóm đặc nhiệm kỹ thuật Internet
Intercept Probability
Xác suất chặn
In-phase and Quadrature
Đồng pha và vng góc
Image Rejection Ratio
Tỷ số loại bỏ ảnh
International Telecommunication Liên minh Viễn thông Quốc tế
Union
Local Area Network
Mạng nội bộ
Low Noise Amplifier

Bộ khuếch đại nhiễu thấp
xiii


LoRa
LoS
LPWAN
LTE
MCN
MIMO
MRC
NB-IoT
NCOFDM
n.i.i.d
NOMA
OP
PA
PAPR
PDF
PER
PLS
PSK
PU
QoS
RF
RV
SC
SEP
SER
SIC

SINR
SNR
SS
SU
TAS
TDMA
UCRN
UMTS

Long Range
Line-of-Sight
Low-Power Wide Area Network
Long Term Evolution
Multi-hop Communication Network
Multiple-Input Multiple-Output
Maximal Ratio Combining
NarrowBand-Internet of Things
Non-Contiguous Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Non-Independent & Identically Distributed
Non-Orthogonal Multiple Access
Outage Probability
Power Amplifier
Peak to Average Power Ratio
Probability Density Function
Packet Error Rate
Physical Layer Security
Phase Shift Keying
Primary User
Quality of Service
Radio Frequency

Random Variable
Selection Combining
Symbol Error Probability
Symbol Error Rate
Successive Interference Cancellation
Signal Interference to Noise Ratio

Tầm xa
Tầm nhìn thẳng
Mạng diện rộng cơng suất thấp
Phát triển dài hạn
Mạng truyền thông đa chặng
Nhiều ngõ vào nhiều ngõ ra
Kết hợp tỷ số cực đại
Internet vạn vật băng hẹp
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao không liền kề
Phân bố đồng nhất không độc
lập
Đa truy cập không trực giao
Xác suất dừng
Bộ khuếch đại công suất
Tỉ số công suất đỉnh trung bình
Hàm mật độ xác suất
Tỉ lệ lỗi gói
Bảo mật lớp vật lý
Dịch khóa pha
Người dùng sơ cấp
Chất lượng dịch vụ
Tần số vô tuyến

Biến ngẫu nhiên
Kết hợp chọn lựa
Xác suất lỗi ký tự
Tỉ lệ lỗi ký tự
Khử nhiễu tuần tự
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu và can
nhiễu
Signal to Noise Ratio
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
Spectrum sensing
Cảm biến phổ tần
Secondary User
Người dùng thứ cấp
Transmission Antenna Selection
Chọn lựa anten phát
Time division Multiple Access
Đa truy cập phân chia thời gian
Underlay Cognitive Radio Network Mạng vô tuyến nhận thức dạng
nền
Universal Mobile Telecommunica- Mạng viễn thơng di động tồn
tion System
cầu

xiv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC
Ký hiệu

Ý nghĩa

C/I
D
Div
E
G
I

Tỉ số sóng mang trên can nhiễu
Nút đích nhận tín hiệu
Bậc phân tập
Nút nghe lén
Độ lợi khuếch đại
Số nguồn can nhiễu I
Xác suất chặn
Tỷ số loại bỏ ảnh
Xác suất dừng hệ thống
Xác suất dừng của hệ thống sơ cấp
Xác suất dừng của hệ thống thứ cấp
Xác suất dừng trên đường truyền thứ m
Nút thu sơ cấp thứ n
Nút thu sơ cấp
Nút phát sơ cấp
Nút phát sơ cấp thứ n
Nút chuyển tiếp thứ b
Nút nguồn phát tín hiệu

IP

IRR

OP
OPP
OPS
OPm
PUn

PR
PT
PTn
Rb

S
CS
CX,E
(1)
CPT,PR
(2)

CPT,PR
FX (.)
L
M
N
N0
PI
PR
PS
PPT
(2)
PRb

Tốc độ mong muốn được cho phép bởi hệ thống thứ cấp
Dung lượng kênh tức thời tại E trong hai khe thời gian
Dung lượng kênh truyền tức thời giữa PT - PR trong khe thời gian
thứ nhất
Dung lượng kênh truyền tức thời giữa PT - PR trong khe thời gian
thứ hai
Hàm CDF
Số chặng truyền
Số nút chuyển tiếp trong mạng hai chặng
Số lượng nút thu sơ cấp
Mật độ phổ công suất nhiễu
Công suất phát của nguồn can nhiễu I
Công suất phát tại R
Công suất phát tại S
Công suất phát tại PT
Công suất phát tại Rb trong khe thời gian thứ hai
xv


(1)

PS
Pth
R
U
Ω
Z1
Z2

Công suất phát tại S trong khe thời gian thứ nhất
Mức công suất ngưỡng can nhiễu
Tốc độ dữ liệu
Biến ngẫu nhiên
Tham số đặc trưng kênh truyền can nhiễu
Tập các nút chuyển tiếp R giải mã thành cơng tín hiệu
Tập các nút chuyển tiếp R giải mã khơng thành cơng tín hiệu

β
χD
χS
dX,Y
εOP
εIP
ηS
ηD
ηPUn
gIQI
gide
γi
γth
fX (.)
fn
t/r
κ1,2
κt/r
κ2S
κ2D
κ2PUn
κ2P

κ2
κ2E

Hệ số suy hao đường truyền
Mất cân bằng I/Q tại D trong mơ hình lỗi
Mất cân bằng I/Q tại S trong mơ hình lỗi
Khoảng cách giữa liên kết X - Y
Mức ngưỡng dừng được định trước bởi hệ thống sơ cấp
Mức ngưỡng chặn
Nhiễu pha tại S trong mơ hình lỗi
Nhiễu pha tại D trong mơ hình lỗi
Khiếm khuyết phần cứng tại nút thu sơ cấp PU thứ n
Tín hiệu mất cân bằng I/Q tại băng gốc
Tín hiệu mất cân bằng tự do
Độ lợi kênh truyền tín hiệu thứ i
Mức ngưỡng dừng của hệ thống
Hàm PDF
Kênh truyền can nhiễu thứ n
Khiếm khuyết phần cứng tại máy phát/thu
Lệch biên độ tại máy phát/máy thu
Khiếm khuyết phần cứng tại S
Khiếm khuyết phần cứng tại D
Khiếm khuyết phần cứng tại PU thứ n
Tổng mức khiếm khuyết phần cứng giữa liên kết S-PU
Tổng mức khiếm khuyết phần cứng giữa liên kết S-D
Tổng mức khiếm khuyết phần cứng tại E giữa các liên kết S - E,
Rb - E
Tổng mức khiếm khuyết phần cứng giữa liên kết PT - E
Hệ số kênh truyền tín hiệu thứ i
Hệ số kênh truyền tín hiệu giữa liên kết X-Y

Tham số đặc trưng kênh truyền tín hiệu
Mức cơng suất ngưỡng của PU thứ n
Nhiễu nền tại R trong khe thời gian thứ 1
Nhiễu nền tại R trong khe thời gian thứ 2

κ2p,e
hi
hX,Y
λ
µn
(1)
nR
(2)
nR

xvi


φt,r
ϕn
Ψe2e
Ψm
e2e
Ψi
(1)
ΨPT,PR
ΨRb ,PR
s
(1)
sPTn


var |h|2
xP
yD
(2)
yD
(1)
(2)
yP R , yP R
(1)
zPR,n+1

Lệch pha tại máy phát/máy thu
Độ lợi kênh truyền can nhiễu thứ n
Tỉ số cơng suất tín hiệu trên nhiễu và can nhiễu đầu cuối
Tỷ số cơng suất tín hiệu trên nhiễu và can nhiễu đầu cuối trên
đường truyền thứ m
Tỉ số công suất tín hiệu trên nhiễu và can nhiễu
Tỷ số cơng suất tín hiệu trên nhiễu và can nhiễu giữa liên kết PT
- PR trong khe thời gian thứ nhất
Tỷ số cơng suất tín hiệu trên nhiễu và can nhiễu giữa liên kết Rb PR
Tín hiệu phát tại nút nguồn S
Tín hiệu phát tại PTn trong khe thời gian thứ nhất
Phương sai của kênh truyền h
Tín hiệu phát tại PT
Tín hiệu thu tại nút D
Tín hiệu thu tại D trong khe thời gian thứ 2
Tín hiệu thu tại PR trong khe thời gian thứ nhất và thứ hai
Tín hiệu thu tại PR thứ (n + 1) ở khe thời gian thứ nhất

xvii


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1

Lý do chọn đề tài

Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong lĩnh vực truyền
thơng nói chung và truyền thơng khơng dây nói riêng. Bên cạnh đó, các ứng dụng
cơng nghệ có xu hướng phát triển trên nền tảng tích hợp cao của các hệ thống kết
nối số. Điều này dẫn tới số lượng người dùng rất lớn. Trong khi đó, phổ tần số trong
các hệ thống truyền thông không dây bị giới hạn và được quản lý bởi các tổ chức
viễn thông trong nước (như Cục quản lý tần số) và ngoài nước như Liên minh Viễn
thông Quốc tế (ITU: International Telecommunication Union), Viện tiêu chuẩn Viễn
thông Châu âu (ETSI: European Telecommunications Standards Institute), Hội Kỹ
sư và Điện tử (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers) hay Nhóm đặc
nhiệm Kỹ thuật Internet (IETF: Internet Engineering Task Force). Điều này đồng
nghĩa với sự khan hiếm về phổ tần mà người dùng mạng truyền thông không dây gặp
phải. Tuy nhiên, khảo sát của các tổ chức quản lý tần số nêu trên đã cho thấy hiệu
suất phổ tần được sử dụng chưa thật sự hiệu quả [1–4]. Trên cơ sở đó, cơng nghệ vơ
tuyến nhận thức (CR: cognitive radio) là giải pháp hiệu quả trong việc sử dụng phổ
tần và được giới thiệu bởi Giáo sư Mitola [5]. Công nghệ này cho phép người dùng
nhận thức có thể truy cập mạng để hoạt động mặc dù những người dùng này vẫn
1


chưa có bản quyền sử dụng các dải tần. Điều này cải thiện đáng kể khả năng đáp ứng

với sự gia tăng về số lượng người dùng. Hơn nữa, các “dải tần trống" trong các kênh
quảng bá cũng sẽ được tận dụng bởi mạng vô tuyến nhận thức với các ràng buộc về
công suất phát nhằm đảm bảo chất lượng cho các mạng hiện có. Nói cách khác, người
dùng trong mạng vô tuyến nhận thức phải điều chỉnh công suất phát ở mức thấp để
không gây can nhiễu đáng kể đến người dùng chính. Điều này dẫn đến vùng phủ sóng
cho hoạt động truyền phát của nhiều người dùng nhận thức bị giới hạn [6–9].
Hạn chế của vô tuyến nhận thức về vùng phủ sóng sẽ được khắc phục khi kết hợp
với mạng chuyển tiếp [7–9]. Cụ thể hơn, các mạng truyền thông cộng tác hay truyền
thông đa chặng được xem là giải pháp hữu hiệu để mở rộng phạm vi hoạt động cho
người dùng nhận thức.
Mặt khác, chất lượng dịch vụ trong truyền thông không dây cũng được quan tâm khi
các điều kiện thiết kế hệ thống khơng cịn được giả sử là lý tưởng [10–15]. Các cơng
trình nghiên cứu trước đây cho thấy ảnh hưởng đáng kể của các tác nhân gây ra can
nhiễu lên hiệu năng hệ thống. Các tác nhân này bao gồm các thành phần phi tuyến,
tương quan kênh truyền hay khiếm khuyết phần cứng lần lượt được phân tích và đánh
giá trong các mơ hình riêng [16].
Với lý do đáp ứng sự gia tăng số lượng người dùng và đảm bảo chất lượng liên kết
giữa các kết nối mạng, luận án hướng tới nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật giảm
tác động của các can nhiễu đồng kênh trong mạng truyền thông không dây. Trước
tiên, các mơ hình hệ thống được đề xuất và sau đó giải pháp cho từng mơ hình được
đưa ra, phân tích và đánh giá.

1.2
1.2.1

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu

Luận án trước tiên đề xuất các mơ hình truyền thơng khơng dây nhằm mở rộng vùng
phủ sóng có xem xét chất lượng dịch vụ của người dùng và các tác nhân gây can nhiễu

2


đồng kênh. Kế đó, các giải pháp giảm ảnh hưởng của các tác nhân gây can nhiễu đồng
kênh cho từng mơ hình được đề xuất, phân tích và đánh giá.

1.2.2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Với mục đích nghiên cứu đề ra, luận án hướng tới từng đối tượng và phạm vi nghiên
cứu sẽ được thực hiện cho các mô hình đề xuất, cụ thể như sau:
- Các mơ hình sẽ được thực hiện trên kênh truyền Rayleigh fading.
- Các kỹ thuật kết hợp: kỹ thuật kết hợp chọn lựa, kỹ thuật kết hợp tỷ số cực đại.
- Nút chuyển tiếp xử lý tín hiệu theo các giao thức: giải mã và chuyển tiếp, khuếch
đại và chuyển tiếp, ngẫu nhiên và chuyển tiếp.
- Các kỹ thuật chọn nút chuyển tiếp hiệu quả trong mạng chuyển tiếp.
- Mạng truyền thông không dây, mạng chuyển tiếp, vô tuyến nhận thức.
Các đối tượng trên được nghiên cứu và phân tích qua thơng số hiệu năng hệ thống
cụ thể như xác suất dừng hệ thống, xác suất chặn, ... Theo lý thuyết thông tin, xác
suất dừng hệ thống của một kênh truyền thông tin được định nghĩa là xác suất mà
tốc độ thông tin nhỏ hơn tốc độ thông tin ngưỡng yêu cầu [17]. Thơng số này cho
thấy một hệ thống đề xuất có khả năng hoạt động được hay là phải dừng hoạt động
truyền thơng. Ngồi ra, với mơ hình đề xuất nào đó nếu xảy ra vấn đề nghe trộm
thơng tin, thì thơng số xác suất chặn có thể là thơng số được phân tích nhằm đánh
giá hiệu năng hệ thống. Xác suất chặn là xác suất mà thông tin lớn hơn mức ngưỡng
được định trước. bản chất của xác suất chặn là ngăn khả năng nghe lén thông tin của
người dùng đối với người muốn nghe trộm thơng tin. Hay nói cách khác, đây chính là
khả năng người nghe lén có khả năng giải mã thành công thông tin nghe được.

3


1.2.3

Sự cần thiết, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của xã hội thì truyền thơng tin ln được xem
là lĩnh vực tiên phong và đi đầu trong mọi khía cạnh. Cụ thể như các hệ thống truyền
thông thế hệ mới đưa ra các yêu cầu nghiêm ngặt về tốc độ nhưng chất lượng dịch vụ
vẫn phải đảm bảo. Để đáp ứng được các nhu cầu càng cao trong khi nguồn tài ngun
hạn hẹp thì các cơng nghệ truyền thơng mới phải nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần
số cũng như đảm bảo chất lượng dịch vụ và số lượng người dùng. Một số giải pháp
được xem là hiệu quả trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng phổ như tái sử dụng tần
số, công nghệ vô tuyến nhận thức.
Ưu điểm của các giải pháp trên là cho phép một lượng lớn người dùng nhưng lại gây
ra can nhiễu đồng kênh. Bên cạnh đó, mặc dù cơng nghệ thiết kế phần cứng ngày
càng tiên tiến nhưng những khiếm khuyết trong quá trình thiết kế và sản xuất hàng
loạt vẫn tồn tại. Do vậy, các nguồn can nhiễu đồng kênh luôn hiện diện trong các hệ
thống truyền thông không dây trên thực tế. Đây cũng là hệ quả của sự bùng nổ số
lượng người dùng trong khi tài nguyên phổ tần số bị giới hạn. Bản chất của các nguồn
can nhiễu này sẽ ảnh hưởng đáng kể làm suy giảm hiệu năng của hệ thống trong các
mạng truyền thông không dây. Do vậy, sự cần thiết khi sử dụng một số kỹ thuật giảm
can nhiễu có thể sử dụng như kết hợp chọn lựa, lựa chọn các nút chuyển tiếp tốt nhất
hay chọn đường truyền tốt nhất cho các mơ hình đề xuất. Việc áp dụng các kỹ thuật
này thật sự cần thiết khi hiệu quả đem lại cho thấy mức ảnh hưởng do các nguồn can
nhiễu gây ra được cải thiện đáng kể.
Các kết quả đạt được sẽ mô tả khả năng hoạt động của các mơ hình được đề xuất như
thế nào. Mặt khác, các kết quả phân tích chính xác được kiểm chứng bằng phương
pháp mơ phỏng Monte-Carlo. Điều này giúp luận án thể hiện các đóng góp đáng tin

cậy hơn. Ngồi ra, các kết quả phân tích và mô phỏng khi đã trùng khớp t việc đánh
giá hiệu năng hệ thống dưới ảnh hưởng do can nhiễu đồng kênh gây ra, thì các kết
quả phân tích có thể được dùng để tối ưu hiệu năng một cách nhanh chóng.

4


Qua đây cho thấy, việc nghiên cứu và phân tích các kỹ thuật giảm tác động của các
can nhiễu đồng kênh trong mạng truyền thông không dây thật sự cần thiết, cũng như
mang lại ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn với các kết quả đóng góp đáng tin cậy
của luận án đem lại.

1.3
1.3.1

Tổng quan tình hình nghiên cứu
Tình hình nghiên cứu ngồi nước

Ngày nay, hiệu suất sử dụng phổ tần số trong hoạt động truyền thông không dây đã
được cải thiện đáng kể khi sử dụng công nghệ vô tuyến nhận thức [5–7]. Công nghệ
này được xem như là một trong các giải pháp hiệu quả khắc phục sự cạn kiệt tài
nguyên phổ tần [18–20]. Trong mạng vơ tuyến nhận thức, người dùng thứ cấp (nhận
thức) có thể sử dụng phổ tần được cấp phép qua các phương pháp truy cập khác
nhau như xen kẽ (interweave), chồng (overlay) hay nền (underlay). Trong [19], nhóm
tác giả dựa trên mơ hình Markov để phân tích hiệu năng của người dùng nhận thức
dạng chồng khi người này ít có cơ hội chọn lựa kênh truyền cho hoạt động truyền tin.
Do vậy, giải pháp về ước lượng độ dài hàng đợi trung bình cho người dùng nhận thức
được đưa ra và đạt được tính chính xác khá cao. Ngồi ra, các tiêu chí như độ tin cậy,
tính hiệu quả hay tính công bằng trong việc cấp phát phổ tần cho người dùng nhận
thức cũng được khảo sát trong [20]. Kết quả của cơng trình này cho thấy hiệu năng

của phương pháp truy cập phổ tần dạng chồng trong mạng vô tuyến nhận thức đạt
hiệu quả hơn so với mạng truyền thống. Bên cạnh đó, kiến trúc mạng vơ tuyến nhận
thức trong [20] cũng đáp ứng tốt chất lượng dịch vụ. Hơn nữa, [21] và [22] đã xem xét
giải pháp cho mạng vô tuyến nhận thức để giảm đáng kể khối lượng công việc của
người dùng mạng và tải của các trạm gốc.
Trong [23], nhóm tác giả phân tích xác suất dừng bảo mật trong mạng chuyển tiếp
nhận thức dạng xen kẽ khi nút đích sử dụng kỹ thuật kết hợp tỷ số cực đại (MRC:
Maximal Ratio Combining) để nâng cao hiệu năng mạng. Hơn nữa, kết quả công
5


trình cho thấy rằng khoảng cách giữa nút nguồn và nút đích thứ cấp ngắn sẽ đảm
bảo hiệu năng bảo mật của người dùng thứ cấp tốt hơn so với người dùng chính (sơ
cấp). Trong [24], giải pháp cải thiện hiệu suất phổ tần cho mạng vô tuyến nhận thức
được trình bày có xem xét sự bất đồng bộ giữa người dùng chính và người dùng nhận
thức. Lấy mẫu rất nhiều mức được thực hiện để khai thác đặc tính bất đồng bộ trong
mạng vơ tuyến nhận thức. Cơng trình [24] cho thấy cần thiết kế bộ dị tìm phổ hiệu
quả (SS: spectrum sensing) cho hoạt động truyền tin để tăng cường tín hiệu mà người
dùng chính nhận được trong phương pháp truy cập phổ dạng xen kẽ. Tuy nhiên, người
dùng nhận thức tiết kiệm được nhiều năng lượng cho q trình truyền tin nhưng hiệu
năng của người dùng chính bị suy giảm. Phương pháp truy cập phổ dạng nền khắc
phục nhược điểm của phương pháp truy cập phổ dạng xen kẽ về khả năng đáp ứng
thời gian thực khi cho phép hai hệ thống sơ cấp và thứ cấp cùng hoạt động tại cùng
một thời điểm [18]. Trong phương pháp truy cập phổ dạng nền, người dùng nhận thức
có thể gây can nhiễu lên người dùng chính. Do đó, ràng buộc về công suất phát đối
với người dùng nhận thức phải được xác định trước bởi người dùng chính. Thế nên,
các tác giả trong [18] đã đề xuất các cách chọn lựa anten tại nút phát và các kỹ thuật
kết hợp chọn lựa hay kỹ thuật kết hợp tỷ số cực đại tại nút thu để nâng cao hiệu năng
của người dùng nhận thức. Các kết quả được trình bày theo xác suất dừng chính xác
dạng tường minh và dạng xấp xỉ. Cả hai kỹ thuật kết hợp ở nút thu cho thấy hiệu

năng của hệ thống đạt được cùng độ lợi phân tập đầy đủ.
,→ Các nghiên cứu nêu trên cho thấy mạng vô tuyến nhận thức là giải pháp hiệu quả

trong việc cải thiện hiệu suất phổ tần cũng như đáp ứng được số lượng người dùng .
Thế nhưng, khuyết điểm về khả năng đáp ứng thời gian thực hay ràng buộc về công
suất phát của người dùng nhận thức đã giới hạn phạm vi phủ sóng của người dùng.
Do vậy, mạng chuyển tiếp với ưu điểm vượt trội về mở rộng phạm vi phủ sóng cần
được khai thác.
Mạng chuyển tiếp cộng tác được đề xuất sử dụng phương pháp chọn nút chuyển tiếp
tốt nhất trong [25]. Nút chuyển tiếp sử dụng giao thức giải mã và chuyển tiếp (DF:
6